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为什么锂基固化剂可以抑制泛碱和碱骨料反应?

所属分类:疑惑解答    发布时间: 2023-05-17    作者:admin
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先说下泛碱泛白。

混凝土表面泛白,俗称泛碱或起霜,一般认为是在水泥水化过程中,C3S 和 C2S 水化生成 C-S-H 凝胶的同时,形成了大量的 Ca(OH)2,Ca(OH)2 是一种极易溶解的物质,在水化初期往往存在于混凝土的 游离水中。在混凝土凝结硬化早期,随着混凝土的干燥,结构内部含氢氧化钙浓度较高的游离水会逐渐沿着内部毛细孔 向外迁移,以补偿表面被蒸发掉的水分,将溶于其中的 Ca(OH)2 带出,到达混凝土表面后,Ca(OH)2 还会与空气中的 CO2 和水分发生化学反应,生成不溶于水的白色沉淀 CaCO3,附着在混凝土表面上。这种在硬化过程中产生的泛碱称为初次泛白。

混凝土在硬化过程中随着时间的延长, 硬化速度逐渐减慢, 在雨雪的侵蚀下, 水分又会在某些部位渗入混凝土内部, 进入的水分又会溶解残存的氢氧化钙,当水分随外界温度升高而蒸发时就会将溶于其中的氢氧化钙再次带到结构表面, 形成二次泛白。

第二次泛白与初次泛白有所不同, 多数情况下不会出现在混凝土的整个表面上, 而是不均匀的出现在局部表面。这 种泛白与水泥品种、用量、密实度、吸水率和孔隙率有关。表面粗糙易积水、内部疏松吸水率大的部位.容易产生多次泛白。

说的简单点就是水分流失的时候把Ca离子带到表面就造成了泛碱泛白。固化剂的作用是密封混凝土,能将混凝土表面密封度达90%以上,这样就大大减缓了水分流失的速度,从而减少Ca离子的流失,从而减少泛碱泛白,而锂基固化剂相对于钠基固化剂的话,密封性更好,所以抑制泛碱泛白的效果也更好。

锂基固化剂

接着说碱骨料反应

碱骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,简称AAR)是指混凝土中的碱(K2O、Na2O)与活性骨料之间发生的化学反应。

水泥中95%以上的主要成分是CaO ,SiO2 ,Al2O3 ,Fe2O3另外少量的其他氧化物MgO ,SO3 ,K2O ,Na2O等,这些氧化物主要是生产过程中反应不够充分而残留在水泥中的,其成分与含量跟水泥生产的原材料和工艺水平有关。Na2O水化后生成NaOH,K2O水化后生成KOH。而NaOH和K2O是强碱,能与活性比它们弱的元素发生置换反应。

碱骨料反应包括3种主要类型:

碱-硅酸反应(Alkali-Silica Reaction,简称ASR) 指混凝土中的碱与骨料的活性SiO2反应

碱-硅酸盐反应(Alkali-Silicate Reaction,简称ASR ) 指混凝土中碱与骨料中硅酸盐矿物反应

碱-碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction,简称ACR) 指混凝土中的碱与骨料中某些碳酸盐矿物反应

AAR 可用简单的化学方程式表示为:

Ca2++SiO2+H+ → C-S-H

C-S-H+H2O → C-N(K)-S-H

其中由于生成了具有膨胀性的产物(C-S-H 凝胶)从而导致混凝土结构开裂。通过试验,可以看出掺入锂盐抑制剂,能够很好地抑制AAR,原因主要是试样中掺加锂盐抑制剂后,Li+ 对水泥中的Na+,K+ 及养护液渗入的Na+ 均可发生作用。Li+ 与Na+,K+ 相比,其具有更小的离子半径,更高的电荷密度,因此L-S 比N(K)-S 具有更强的离子结合力,含Li+ 化合物的引入将致使Li+ 取代Na+,K+,优先形成另一种凝胶产物——锂硅酸凝胶(L-S-H),Li+ 与活性集料的反应:Li++OH-+SiO2 → L-S-H

硅酸锂凝胶L-S-H 是无色、无味微浑浊液体可用水无限稀释,硅酸锂凝胶自身是非膨胀性物质,不会对体系内部产生膨胀性危害。硅酸锂凝胶浓缩至较高浓度时可发生聚合,进一步蒸发失水后可析出沉淀即结构致密的固体硅酸锂,体系中加入锂盐抑制剂后,在渗透作用下,Li+ 进入微孔或裂缝中,优先与活性骨料反应生成硅酸锂凝胶L-S-H,包裹在骨料周围,可以阻止Na+、K+ 对骨料的侵蚀;对于已经生成的碱硅酸凝胶,Li+ 也可取代碱硅酸凝胶中的Na+、K+,使其失去膨胀破坏作用。所以锂盐抑制剂加入能有效抑制碱骨料反应的发生,而且对已发生碱骨料反应的部位也可以起到修复作用,使其尺寸保持稳定。

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